Fig. 1 – a) Fonti energetiche in Kenya e b) consumi energetici nei vari settori.

L’Africa è un continente che può vantare ampie risorse di legna da ardere che, nella migliore delle ipotesi, potrebbero essere gestite in modo sostenibile e fornire combustibile sufficiente perfino per una popolazione in costante crescita. Tale risorsa infatti è pari a circa quattro volte il valore della richiesta. Tuttavia la raccolta della legna da ardere contribuisce per certi aspetti al processo di deforestazione del continente africano a cui, parallelamente o trasversalmente, si associano spesso altre attività di taglio e trasporto di legname.
Nel continente africano le risorse energetiche ad elevata efficienza come il cherosene o il gas liquido sono rare ed economicamente poco vantaggiose. Il carbone vegetale ha costi di trasporto per unità di energia inferiori e un contenuto energetico per tonnellata superiore ma la sua produzione è caratterizzata da una inefficienza tale che il passaggio dalla legna da ardere al carbone vegetale aggrava ulteriormente la mancanza di risorse energetiche.
A tutto ciò va inoltre ad aggiungersi l’aspetto sociale, infatti il focolare rappresenta un luogo di fondamentale importanza per la vita sociale. Nelle regioni in cui vi è un’ampia disponibilità di legna da ardere, si tende a tenere acceso il fuoco un po’ più a lungo rispetto al tempo necessario per la sola cottura. Sedersi attorno al fuoco è un gesto tanto comune in Africa quanto in molte altre culture, perciò il focolare non può essere sostituito facilmente da tecnologie più sofisticate importate dai paesi industrializzati.
Inoltre in molte regioni la legna da ardere rappresenta una fonte di energia più affidabile rispetto, ad esempio, al cherosene o ad altri combustibili a base di petrolio. I fornelli solari non costituiscono una soluzione adeguata poiché la maggior parte della popolazione consuma i propri pasti di sera durante o dopo il tramonto. Alcuni ricercatori sono perciò scettici su di una rapida sostituzione della legna da ardere con altri tipi di combustibile più moderni e puliti.

Il Kenya vanta la più sviluppata economia dell’Africa orientale, che risulta essere strettamente dipendente dall’agricoltura. Negli ultimi anni il ministero dell’Energia ha sviluppato varie politiche e regolamentazioni volte all’aumento dell’accessibilità e della fornitura energetica, con particolare attenzione alle energie rinnovabili. Attualmente le tre principali fonti di energia in Kenya sono la biomassa, il petrolio e l’elettricità, con percentuali rispettivamente di 74.6%, 19.1% e 5.9%. Come in molti Paesi in via di sviluppo, in Kenya la biomassa gioca un ruolo fondamentale nella fornitura di energia, specialmente per un uso domestico e/o residenziale (Fig. 1), a differenza di quanto avviene per i trasporti, l’agricoltura e nei settori commerciali e industriali, che si affidano principalmente ai combustibili fossili e all’elettricità.
Nonostante l’utilizzo dell’elettricità sia aumentato notevolmente negli ultimi anni, solo il 18% (a differenza del 32% nei paesi sviluppati) della popolazione può vantare di una connessione alla rete elettrica, e questa percentuale scende al 4% se vengono considerate solo le zone rurali.
Inoltre, poiché il Kenya non possiede depositi petroliferi, la disponibilità di petrolio poggia totalmente sull’importazione, che nel 2008 è stata stimata essere il 38% delle spese di importazione, andando a consumare circa il 55% dei guadagni ottenuti dalle esportazioni. Per ridurre la deforestazione connessa all’alto utilizzo di biomassa legnosa, il kerosene, utilizzato da circa il 92% degli abitanti principalmente per l’illuminazione, ha visto ridotte alcune sue tassazioni a dispetto degli altri prodotti petroliferi.

Tabella 1 – Capacità e produzione annuale delle varie fonti energetiche (2007/08).

Come precedentemente detto, il legname è la fonte di energia primaria più largamente consumata in Kenya e rappresenta il 74% del totale nazionale. La domanda di legname è in crescita del 2.7% ogni anno, tuttavia la sua crescita produttiva è solo dello 0.6%. Alla base di questa continua richiesta vi è la crescente popolazione, il mancato accesso a fonti alternative e la crescente povertà tra la popolazione. Questo processo non fa altro che aumentare la pressione sulle restanti foreste e fonti vegetali, accelerando la degradazione del suolo. Inoltre la produzione di energia da biomassa pone il problema dell’utilizzo del suolo per altri uso, come ad esempio quello agricolo o di insediamento umano.
E’ di grande rilevanza il fatto che il contributo delle energie rinnovabili alla rete nazionale sia attorno all’80%, il che rende il sistema elettrico del Kenya tra i più sostenibili del mondo. Il Kenya è infatti dotato di un quantitativo significante di fonti di energia rinnovabile, includendo infatti l’energia idroelettrica, le biomasse, l’energia geotermica, solare, eolica (Tabella 1).
La produzione di energia da fonti idroelettriche è principalmente focalizzata in cinque regioni geografiche (Tana, Lake Victoria, Ewaso Ngiro North, Rift Valley, Athi Basin) ed è stimata essere di 3000-6000 MW, tuttavia esistono siti ad estensioni minore (3000 MW) in zone rurali che supportano piccole comunità non collegate alla rete elettrica nazionale.
Per quanto riguarda il solare e l’eolico, sono in corso diversi progetti per diffondere nel Paese il loro utilizzo, in quanto diverse aree rurali risultano avere buone potenzialità per il loro sviluppo, sia grazie al buon irraggiamento solare medio annuale (5 kWh/m2/day) che grazie alle caratteristiche topografiche del Paese che influenzano le direzioni e velocità dei venti aumentandone le potenzialità per scopi energetici. Esistono già una serie di aziende che importano e vendono piccoli generatori eolici che sono stati installati in zone remote del continente.
Infine le risorse geotermiche risultano essere anch’esse in forte sviluppo, soprattutto quelle collocate attorno ai centri con attività vulcanica tipici della Rift Valley: si stima che il potenziale dell’energia geotermica sia attorno ai 4000-7000 MW, nonostante attualmente solo circa 170 MW vengano prodotti da risorse geotermiche. Questa fonte energetica è considerata la più economica per il Paese perciò il governo sta promuovendo vari progetti per facilitarne lo sviluppo.

Fig. 2 – Confronto fra costi, fattori e impatti ambientali dei vari sistemi energetici.

In conclusione, le prospettive energetiche future devono tenere conto sia dei costi di produzione, sia della capacità e disponibilità dell’ambiente, che dell’impatto ambientale, tuttavia senza dimenticare la sostenibilità e la capacità di creare lavoro per la crescente popolazione (Fig. 2). In Kenya, data la disponibilità di risorse geotermiche, i relativamente bassi costi di produzione e le bassissime emissioni, è probabile che l’energia geotermica sia la candidata a divenire la fonte energetica di base. Questo in vista soprattutto della crescente domanda di acqua per altri usi diversi da quello energetico (e.g. agricoltura, uso domestico…) e della scarsa affidabilità della risorsa “acqua”, così come di quella “vento”. Lo sviluppo dell’energia idroelettrica ed eolica deve infatti considerare anche altre risorse alternative in grado di provvedere alle carenze energetiche dovute alla loro instabilità.

Focus: La signora degli alberi
“Negli anni ho imparato che bisogna avere pazienza, persistenza, impegno. Quando piantiamo gli alberi, a volte ci dicono: “Questo non voglio piantarlo, perché impiega troppo tempo a crescere”. Allora devo ricordare loro che gli alberi che stanno tagliando oggi non sono stati messi lì da loro, ma dai loro antenati. Perciò devono piantare alberi che saranno di beneficio per le comunità del futuro. Li porto a pensare che come un arboscello, con il sole, un buon suolo e pioggia abbondante, le radici del nostro futuro sprofonderanno nella terra e un manto di speranza raggiungerà il cielo.”
Wangari Maathai

Wangari Maathai (Nyeri 1940-Nairobi 2011) è stata una donna simbolo in Kenya, un esempio di successo per questo Paese (Fig. 3). Tra le prime donne della sua tribù a studiare ottenendo la laurea in scienze biologiche, prima donna keniota a conquistare una cattedra all’Università di Nairobi, e soprattutto prima donna africana a vincere il Premio Nobel per la Pace nel 2004 “per il suo contributo allo sviluppo sostenibile, alla democrazia e alla pace”.
Maathai è conosciuta come “la madre degli alberi” grazie al movimento “cintura verde” da lei fondato nel 1977, che ha contribuito notevolmente a fermare la deforestazione e migliorare la qualità della vita delle donne in Africa. Da quell’anno in avanti sono stati piantati oltre 40 milioni di alberi e create delle “green belts” (cinture verdi) lungo il continente africano, inoltre più di 30 mila donne sono state istruite alla silvicoltura, all’apicoltura e alla lavorazione dei generi alimentari. Il Green Belt Movement ha potuto così diffondersi rapidamente anche in altri Paesi africani (Tanzania, Uganda, Malawi, Lesotho, Etiopia e Zimbawe), con l’obiettivo di bloccare l’erosione del suolo e di fornire una fonte di legname per il riscaldamento delle case e per la cucina. La missione del movimento è anche quella di mobilitare la comunità per la propria autodeterminazione, equità, miglioramento della qualità della vita e conservazione ambientale attraverso la riforestazione. Si vuole coinvolgere tutta la popolazione, dai disabili ai ragazzi, ai contadini e alle donne, per evitare che abbandonino la scuola e siano invece incoraggiati a rimanere nelle loro comunità senza vivere di elemosina.

Fig. 3 – Wangari Maathai

Maathai non è considerata una ambientalista che piantava alberi, ma il suo attivismo ambientalista voleva rimarcare la connessione unica delle donne africane con l’ambiente: in tutta l’Africa, come in altre parti del mondo, le donne sono responsabili della coltura dei campi, decidendo cosa piantare, coltivando i raccolti e raccogliendone i frutti. Sono perciò loro le prime ad accorgersi dei danni ambientali che deteriorano la produzione agricola ed essendo responsabili della raccolta dell’acqua, sono le più interessate a cercare nuove fonti di acqua per non dover camminare troppo a lungo, e a fare attenzione alle sostanze inquinanti o impure di cui potrebbero cibare i loro figli.
L’attivismo di Maathai è stato messo a dura prova, soprattutto quando la donna condannò il progetto del presidente Daniel arap Moi di erigere un grattacielo di 60 piani nel centro del parco più grande di Nairobi, e la campagna pubblica da lei attuata ha minacciato la sua sicurezza portandola ad intimidazioni da parte del governo, a vessazioni e all’arresto. Successivamente è state tuttavia eletta in Parlamento e nominata assistente del Ministro dell’ambiente, delle risorse naturali e della fauna selvatica.
Nonostante le accuse di non rispettare le tradizioni africane, il merito di questa donna è stato quello di diffondere la connessione che intercorre tra giustizia sociale e salvaguardia ambientale, biodiversità e diritti civili, democrazia e salute, unendo così scienza e impegno sociale e politico.
Wangari Maathai ha avuto numerosi riconoscimenti internazionali e vinto il premio “Global 500” del programma delle Nazioni Unite per l’ambiente, il “Goldman Environmental Award”, “l’Africa Prize” per il suo aiuto a porre fine alla fame. E’ stata portabandiera olimpica alla Cerimonia di apertura dei XX Giochi olimpici invernali di Torino nel 2006 a testimonianza che il suo impegno ha avuto e continua ad avere una portata storica.

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11. Maathai Wangari, La religione della terra. Amare la natura per salvare noi stessi, Sperling & Kupfer, 2011.
12. Maathai Wangari, La Sfida per l’Africa, Nuovi Mondi, 2010.

Laura

Ma quali sono queste proposte? Cioè, quali sono realmente e “scientificamente” plausibili? E come è stato valutato il loro impatto sul clima? Cioè, soprattutto, funzioneranno oppure no?

Per rispondere a queste domande forse bisognerebbe essere indovini più che scienziati, data la complessità e il numero delle variabili in gioco e la non completa conoscenza dei meccanismi coinvolti, ma proverò a sintetizzare quelli che sono gli ultimi risultati scientifici al riguardo.

Per rendere più facilmente comprensibile l’argomento occorre innanzitutto introdurre in maniera semplice e generale alcuni concetti di base legati ai cambiamenti climatici.

La temperatura della superficie terrestre risulta dal saldo netto tra l’energia solare entrante (onde corte, UV e visibile) e le radiazioni terrestri in uscita, cioè quelle ri-emesse dai corpi che hanno assorbito la radiazione solare (onde lunghe, infrarosso) (Kiehl e Trenberth, 1997). Il cambiamento della composizione chimica dell’atmosfera (con l’incontrollato aumento antropogenico di alcuni gas serra: CO₂, metano, protossido di azoto, ecc.) ha portato, e sempre di più porterà (se i trend di emissione non cambiano radicalmente), ad una squilibrio di questo bilancio radiativo e quindi ad un’alterazione della temperatura globale (in aumento) e del clima del pianeta.

Il termine “forcing radiativo” è stato utilizzato nelle valutazioni IPCC con un significato tecnico specifico, per indicare una perturbazione imposta dall’esterno nel bilancio energetico radiativo del sistema climatico terrestre, che può portare a cambiamenti climatici. La definizione esatta utilizzata dall’IPCC in uno dei suoi rapporti (http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr.pdf) è:

“Forcing radiativo è una misura dell’influenza di un fattore nell’alterare l’equilibrio di energia in entrata e in uscita nel sistema Terra-atmosfera ed è un indice dell’importanza del fattore come un potenziale meccanismo di cambiamento climatico. In questo rapporto i valori di forcing radiativo sono le modifiche relative alle condizioni preindustriali definite nel 1750 e sono espressi in Watt per metro quadrato (Wm^-2). ”
Nel suo ultimo rapporto (quello del 2007) l’IPCC valutava il forcing antropogenico netto in +1.6 Wm^-2 (il segno positivo indica un aumento della temperatura) (Fig.1).

Fig.1: Media globale delle stime di forcing radiativo (RF) e i loro intervalli di incertezza così come mostrate nel Rapporto IPCC del 2007 (http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/wg1/ar4-wg1-spm.pdf) per l’anidride carbonica di origine antropica (CO₂),il metano (CH₄), il protossido di azoto (N₂O) e altri agenti e meccanismi importanti, insieme con l’estensione geografica tipica (scala spaziale) di la forzatura e il livello di comprensione scientifica valutato (LOSU). Sono mostrati anche il forcing radiativo netto di origine antropica e la sua incertezza.

Le opzioni di geoingegneria per riequilibrare questo sbilanciamento devono avere dunque tutte lo scopo di diminuire il forcing e cioè “raffreddare” il pianeta e possono essere sostanzialmente di 2 grandi tipi:

(1) le opzioni volte a ridurre la quantità di energia solare assorbita dalla Terra (opzioni a onde-corte o short-wave options), o

(2) quelle volte ad aumentare la quantità di radiazione a onda lunga ri-emessa dalla Terra e ri-dispersa nello spazio (opzioni a onde-lunghe o long-wave options).

A loro volta le short-wave options possono essere suddivise in (1a) quelle che cercano di ridurre la quantità di radiazione che raggiunge la parte superiore dell’atmosfera e (1b) quelle che cercano di aumentare la riflessione della radiazione entrante all’interno dell’atmosfera o sulla superficie (albedo terrestre).

Le long-wave options invece prevedono la riduzione della CO₂ e la prevenzione del suo ritorno in atmosfera (almeno in parte); esse consistono sostanzialmente nella creazione di “serbatoi” per rimuovere la CO₂ e stoccare il carbonio in serbatoi (2a) terrestri e (2b) oceanici.

In base a questa prima classificazione generica, iniziamo a elencare sinteticamente le proposte (schematizzate anche nel grafico in Fig. 2) e a valutare la loro diversa efficacia a livello di riduzione del “forcing radiativo”, così come viene calcolata nel lavoro di sintesi di Lenton & Vaughan (Lenton & Vaughan, 2009).

(1)   Short-wave options:

(1a) Riduzione radiazione entrante:

1a_1 – “Parasoli” nello spazio (Sunshades in space): questa opzione consisterebbe nel riflettere parte della radiazione solare in arrivo sulla terra ponendo oggetti riflettenti nell’orbita solare (Angel et al., 2006) in un punto specifico chiamato inner Lagrange point (L1), raffigurato in Fig.3, o in quella terrestre (Pearson et al. 2006): una sorta di “ombrellone gigante spaziale” insomma. Per compensare una concentrazione atmosferica di CO₂ doppia rispetto a quella pre-industriale (ormai quasi raggiunta) è considerata la necessità di ridurre la radiazione di circa l’1.8% (Govindasamy & Caldeira, 2000), il che richiederebbe di porre a schermo della Terra una quantità di oggetti tale da avere una superficie riflettente totale pari a 4.7 milioni di Km² (circa mezza Europa!). Questa superficie, oltre ad essere molto vasta già così, non potrebbe nemmeno essere statica e definitiva in quanto, se i trend di emissioni di CO₂ e gas serra rimangono gli attuali, è chiaro che questa superficie dovrebbe aumentare significativamente anno dopo anno per tenere il passo dell’aumento del forcing radiativo dovuto ai gas serra.

Fig. 3: Raffigurazione dell’inner Lagrange point e del “Parasole” spaziale.

(1b) Aumento Albedo terrestre o atmosferica:

1b_1 – Aerosol stratosferico: questa proposta consiste nel’immissione forzata di aerosol di solfato, polveri o particelle artificiali in sospensione nella stratosfera: per incrementare la riflessione dell’atmosfera in maniera da contrastare l’attuale forcing radiativo occorrerebbero quantità di aerosol diverse a seconda del diametro delle particelle e della loro composizione. La quantità di aerosol di solfato necessaria stimata varia tra 1.5TgS/anno a 5 TgS/anno (TgS=TeraGrammi di Zolfo: 1Tg=10¹²g) (Crutzen et al., 2006; Rasch et al., 2008) a seconda della dimensione delle particelle ed anche del luogo di iniezione. Sono quantità modeste se confrontate con le emissioni antropiche annuali dovute alla combustione di carburanti fossili (55-68 TgS/anno nel 2000). Le particelle più piccole (raggio≈0.1um) sono più efficaci perché non interagiscono con l’infrarosso ri-emesso dal pianeta e non hanno dunque neanche in minima parte un effetto riscaldante. Se al posto dell’aerosol di solfato vengono usate particelle artificiali di fuliggine o di alluminio la massa richiesta può essere potenzialmente ridotta di alcuni ordini di grandezza. Rimane il problema che le particelle, anche se immesse in stratosfera, sono soggette a sedimentazione ed hanno “tempi di vita” variabili a seconda dell’altezza e della latitudine di emissione, ma comunque piuttosto brevi per cui sarebbe necessario un rimpiazzo continuo di aerosol in diversi punti dell’atmosfera per realizzare un effettivo raffreddamento e mantenerlo costante. Inoltre è ancora piuttosto incerta l’influenza dell’immissione di queste quantità di particelle in stratosfera (una zona dell’atmosfera normalmente povera di particolato) sulla formazione delle nuvole, sulle precipitazioni e dunque sul ciclo dell’acqua e sul clima in generale. Nonostante le incertezze, un progetto al riguardo è già in fase di sperimentazione: l’idea è quella di fare salire e poi lasciare sospesa a 20 chilometri di altitudine una mongolfiera gigante, grande all’incirca come lo stadio di Wembley; tenerla collegata alla terra attraverso un lunghissimo tubo, tipo quelli di plastica usati per il giardinaggio, attraverso il quale fare arrivare a quell’altezza centinaia di tonnellate di particelle chimiche al giorno; e quindi scaricarle nella stratosfera, per deflettere la luce solare e raffreddare in tal modo il pianeta. Proprio come succede con le eruzioni dei vulcani. Dietro questo piano, ambizioso o folle a seconda dei punti di vista, c’è un team di eminenti scienziati britannici di Oxford e Cambridge, un primo finanziamento della autorevole Royal Society per condurre la fase iniziale di sperimentazione, e un più robusto sostegno a lungo termine – se l’iniziativa si dimostrerà fattibile – da parte dello Engineering Physical Science Research Council, un consiglio di ricerche che riceve fondi dal governo di David Cameron.

1b_2 – Albedo delle nuvole_meccanica: per raffreddare il pianeta potrebbe essere incrementata l’albedo delle nuvole stratiformi marine attraverso la generazione meccanica di spray di sale marino che funga da sorgente di nuclei di condensazione per la formazione di nubi (CCN: Cloud Condensation Nuclei). È stato argomentato che un aumento del 50-100% della concentrazione di goccioline in tutte le nuvole stratiformi marine darebbe luogo ad un aumento di 0.005 albedo planetaria (Latham, 2002; Bower et al, 2006). Tuttavia, per compensare un forcing radiativo di 3.71Wm^-2 provocato dal raddoppio di CO₂ previsto, è stato calcolato come necessario un aumento di albedo planetario di 0.074 (Latham et al., 2008). In ogni caso molte sono le incertezze sul calcolo delle concentrazioni di goccioline nelle nubi marine sufficienti allo scopo. Altrettanto incerta è la stima dell’estensione e della durata della copertura nuvolosa sugli oceani…e la produzione meccanica di spray con quale sistema e soprattutto con quale energia e quali costi verrebbe aumentata? Ci sono proposte “artistiche” di barche con dei camini che spruzzerebbero l’acqua nebulizzata dal mare verso l’alto, verso l’atmosfera libera (come raffigurato nell’illustrazione di John MacNeill in Fig. 4).

Fig. 4: Illustrazione delle possibili navi erranti negli oceani con camini nebulizzatori dell’acqua di mare, alimentati a energia solare (John MacNeill)

1b_3 – Albedo delle nuvole_biologica: una proposta basata sempre sull’aumento dell’albedo delle nuvole è quella di incrementare le sorgenti biologiche di CCN aumentando le emissioni di DMS (Dimethyl Sulphide) attraverso lo spargimento di ferro in mare (iron fertilization: vedi più avanti, punto 2b_1) in diversi punti dell’Oceano Antartico durante un mese estivo. Ci sono molti dubbi sull’effettiva efficacia della proposta, legati al fatto che i cambiamenti regionali di albedo delle nuvole non corrispondono a uguali cambiamenti dell’albedo planetaria, e anche che la possibilità di incremento dei CCN con questo sistema è probabilmente sovrastimata;

1b_4 – Albedo dei deserti: in un incontro presso il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti è stato suggerito che l’aumento dell’albedo delle zone desertiche globali (fino a 1.16 × 10¹³ m² quelle ritenute idonee) potrebbe contrastare una notevole quantità di forcing radiativo. Queste aree territoriali sono state suggerite in quanto in gran parte disabitate, con vegetazione rada, una geomorfologia piana e condizioni atmosferiche di stabilità (deserti eolici esclusi). I deserti in genere hanno un albedo nel range 0.2-0.5, a seconda della composizione geologica (Tsvetsinskaya et al., 2002). Un aumento dell’albedo a 0.36-0.8 è stato proposto, con l’aggiunta di una superficie riflettente realizzata con una superficie superiore bianca in polietilene e una superficie inferiore in alluminio. L’applicazione di questo al 2% della superficie terrestre (1.0 × 10¹³ m²) dovrebbe dare un forcing radiativo negativo  (quindi di raffreddamento) pari a -2.75Wm^-2 (Gaskill, 2004). Ovviamente molte le domande in sospeso: quali i costi? E le alterazioni bio-idrogeologiche?

1b_5 – Albedo delle praterie e dei terreni coltivati: l’utilizzo di alcune specifiche piante, arbusti o erbe di bio-ingegneria potrebbe aumentare l’albedo delle praterie, degli arbusteti, della savana e dei terreni coltivati a livello mondiale di circa il 25% rispetto all’attuale (Hamwey, 2007). Questa proposta è avvalorata da calcoli basati su modelli che però non tengono conto della radiazione riflessa dalle piante e ri-assorbita dall’atmosfera prima che essa torni nello spazio; dunque i suoi risultati, in ogni caso non sufficienti a risolvere il problema, sono oltretutto probabilmente sovrastimati;

1b_6 – Albedo degli insediamenti umani e albedo urbana: misure per il miglioramento dell’albedo potrebbero essere applicate a tutte le aree di insediamento umano e alle città. Assumendo come valore pro-capite 500m² di suolo destinato all’insediamento umano (Hamwey, 2007) e utilizzando i dati del 2005 sulla popolazione mondiale risulta che l’insediamento umano sia pari al 2.3% della superficie terrestre. L’albedo urbana può essere aumentata installando tetti altamente riflettenti e alterando i materiali con i quali sono costruite le pavimentazioni urbane. Assumendo che i tetti costituiscono il 25% della superficie urbana ed è possibile aumentare la loro albedo di 0.25, e che le superfici pavimentate rappresentano il 35% della superficie urbana e possono avere un aumento di albedo di 0.15, l’aumento medio dell’albedo delle aree urbane sarebbe 0.1 (Akbari et al., 2009). Ipotizzando che l’1% della superficie terrestre (1.5 x 10¹² m²) è urbano questo aumento di albedo dovrebbe indurre un forcing radiativo tra -0.044 Wm^-2 e -0.047 Wm^-2 (Akbari et al., 2009; Lenton&Vaughan, 2009). Tuttavia, le osservazioni satellitari indicano che l’attuale copertura urbana globale potrebbe essere molto meno di quanto ipotizzato pari allo 0.051% della superficie terrestre e in questo caso il forcing radiativo negativo scenderebbe a -0.0081 Wm^-2.

(2) Long-wave options:

Sono le opzioni per aumentare la rimozione del carbonio dall’atmosfera: consistono nell’aumento dell’assorbimento netto di CO2 (sia da parte delle piante che con mezzi chimici) e il successivo stoccaggio del carbonio assorbito all’interno della biomassa vegetale o nel carbone  (o nel carbonio organico) presente nei suoli oppure in “magazzini” geologici:

(2a) Rimozione e cattura CO₂ in serbatoi terrestri:

2a_1 – Riforestazione e forestazione: le piante catturano la CO₂ atmosferica e la utilizzano per costruire la propria biomassa all’interno della quale dunque il carbonio rimane intrappolato per lungo tempo (subendo tutti i processi di decomposizione e ri-mineralizzazione prima di tornare in atmosfera sotto forma di CO₂). La forestazione è attualmente considerata come metodo di mitigazione (cioè di riduzione delle concentrazioni di CO₂ prodotte dall’uomo) anche dall’IPCC. Le stime più ottimistiche, assumendo un aumento lineare di rimozione e presumendo che non vi sia decadenza del serbatoio di biomasse su questa scala temporale, indicano che 79 PgC (PgC=PetaGrammi di Carbonio: 1Pg=10¹⁵g) (37 ppm) sarebbero rimossi dall’atmosfera entro il 2035, 88 PgC (41 ppm) nel 2050  94 PgC (44 ppm) nel 2060 dando un forcing negativo pari a -0.49 Wm^-2.

2a_2 – Produzione di Bio-char: la produzione di bio-char da pirolisi (combustione in
assenza di ossigeno), converte fino al 50% del carbonio contenuto nella biomassa in una forma a una lunga durata: carbone, che può poi essere aggiunto al suolo (il resto produce CO₂ che però può essere catturata e conservata) (Lehmann et al., 2006).

È stato stimato che al momento fino a 0.56 PgC all’anno di bio-char potrebbero essere prodotti e che queste quantità potrebbero essere significativamente aumentate da un incremento nella produzione di energia dalla biomassa (Lehmann et al., 2006). Uno scenario per la produzione di bio-char suggerisce che 15.6 PgC potrebbero essere prodotti entro il 2035 e 52 PgC entro il 2060. Supponendo che non vi sia decadimento del carbonio in questa scala temporale, si calcola che 11 PgC (5 ppm) sarebbero rimossi dall’atmosfera nel 2035, 22 PgC (10 ppm) nel 2050 dando un forcing radiativo negativo (2050) di -0.12 Wm^-2, e 31 PgC (14 ppm) nel 2060. Aumenti ulteriori dell’efficacia di questa opzione sono possibili: se si considera che le stime di domanda di energia rinnovabile nel 2100 saranno state interamente coperte dalla pirolisi, fino a 5.5-9.5 PgC/anno con una rimozione corrispondente dall’atmosfera di 79 PgC (37 ppm) dando un forcing radiativo (2100) di -0.40 Wm^-2. Nel lungo periodo, la capacità di cattura del bio-char a livello mondiale è stimata in 400 PgC in totale (con un aumento del 25% del carbonio globale del suolo). Partendo dal presupposto che come si degrada, questa riserva venga continuamente ricaricata, la potenzialità a lungo termine è un forcing radiativo di -0.52 Wm^-2, che nello scenario di mitigazione forte dell’IPCC è dovuto ad una riduzione di 34 ppm CO₂;

2a_3 – Cattura e stoccaggio dell’aria: “Cattura e stoccaggio dell’aria” sono qui usati per spiegare due percorsi ampiamente discussi di catturare CO₂ dall’aria libera e convogliarla a siti di stoccaggio geologico. La bio-energia con stoccaggio del carbonio (BECS) si riferisce ad una varietà di metodi di produzione di biomassa e di biocarburanti, basato su foreste, su canna da zucchero e su la produzione agricola, con la cattura della CO₂ prodotta nei processi di fermentazione e di combustione dei combustibili, seguita dallo stoccaggio del carbonio (Read&Lermit, 2005). La cattura e lo stoccaggio chimica si ottiene invece utilizzando flussi d’aria ambientali (vento) o appositamente generati su un materiale assorbente (come l’idrossido di sodio, NaOH), con conseguente estrazione di gas puro di CO₂ che viene poi compressa e trasportata in un sito di stoccaggio (Lackner et al., 1995; Keith et al, 2006;. Zeman, 2007). La bio-energia con stoccaggio del carbonio (BECS) è stimata avere un miglior rapporto costi-benefici nel catturare l’aria rispetto ai metodi con idrossido di sodio (Keith et al., 2006). Una stima ottimistica è che con il sequestro di CO₂ dalla fermentazione a partire dal 2020 e la cattura della CO₂ dai gas di combustione nel 2025, fino a 50 PgC potrebbero essere sequestrati entro il 2035 e fino a 298 PgC entro il 2060 (Read e Parshotam, 2007; Read, 2008). Queste cifre assumono che i bio-carburanti sostituiranno il petrolio come principali combustibili per mezzi di trasporto. La quantità di CO₂ sequestrata può essere limitata dalle dimensioni e dalla posizione dei serbatoi geologici, ma la loro capacità di immagazzinamento si stima superiore alle risorse di combustibile fossile disponibili sul piantea (IPCC, 2005; House et al, 2006). A lungo termine, la cattura dell’aria e l’attività di stoccaggio sembra avere il potenziale per sequestrare più di 1000 PgC e annullare le emissioni totali da uno scenario di forte mitigazione, cioè con forcing radiativo di -1.43 Wm^-2 e più.

Fig. 5: Ricostruzione di come apparirebbero possibili alberi artificiali per la cattura e lo stoccaggio di CO₂ dall’aria.

Progetti di creazione e installazione di strumenti per la cattura della CO₂ dall’aria sono già in atto, come ad esempio lo sviluppo di “alberi artificiali” studiati attualmente dalla Columbia University e prodotti a livello di prototipo dall’azienda Global Research Technologies di Tucson in Arizona. Mimando il meccanismo con cui le piante assorbono anidride carbonica, questi impianti non troppo diversi nell’aspetto da un pannello solare sono in grado di assorbire 1 tonnellata di CO₂ al giorno (mentre, ad esempio un castagno ci mette più di un anno a farlo). Secondo l’Associazione degli ingegneri britannici, gli alberi artificiali rappresentano la strada migliore per arginare il cambiamento climatico. Il rapporto tecnico dell’Associazione degli ingegneri fa notare che questi impianti sono semplici da costruire e possono essere installati ovunque, per esempio ai bordi delle strade o laddove già esistono delle pale eoliche. Sono pannelli di dimensioni variabili, da uno a dieci metri quadri, che contengono idrossido di sodio. Quando questa sostanza entra in contatto con l’anidride carbonica, scatta una reazione chimica che cancella il gas serra e produce carbonato di sodio. Fin qui il disegno è abbastanza lineare. Eliminare i prodotti di reazione resta però un problema arduo e l’idea di seppellirli in grotte scavate a grandi profondità fino a oggi si è sempre arenata di fronte a costi e difficoltà tecniche. Per gli stessi alberi sintetici, l’aspetto finanziario resta un punto interrogativo. Secondo uno studio dell’università del Colorado pubblicato su Environmental Science and Policy, solo per cancellare l’anidride carbonica emessa dalle auto americane (il 6 per cento di tutte le emissioni di  CO₂ negli Usa) bisognerebbe spendere 48 miliardi di dollari in foreste sintetiche.

(2b) Rimozione e cattura CO₂ in serbatoi oceanici:

2b_1 – Fertilizzazione degli oceani: c’è una serie di proposte che cercano tutte di generare pozzi di CO₂ atmosferica incrementando il pompaggio biologico del carbonio dalle acque di superficie verso l’oceano profondo. Infatti il carbonio fissato dalla fotosintesi degli organismi sulla superficie dell’oceano necessita del carbonio inorganico disciolto in acqua (DIC) e lo sottrae quindi all’acqua creando un deficit di DIC che a sua volta genera un flusso di scambio aria-mare di CO₂. Gran parte del carbonio organico risultante viene successivamente riconvertito a DIC da organismi eterotrofi negli strati superiori dell’oceano annullando, normalmente, l’effetto di cattura della CO₂ atmosferica. Il flusso di CO₂ sequestrato in ultima analisi è controllato dall’apporto di nutrienti essenziali sulla superficie dell’oceano, tra cui macro-nutrienti come azoto (N) e fosforo (P), e micronutrienti come il ferro (Fe). Da qui la proposta di fertilizzazione dell’oceano che consiste nell’aggiunta di nuove sostanze nutritive alla superficie dell’oceano (Aggiunta di Fosforo; Ridotta limitazione dell’azoto; Fertilizzazione con ferro; Aggiunta di carbonati) o nell’aumento della disponibilità di nutrienti provenienti dalle profondità in modo da aumentare l’attività biologica di fissazione della CO2 atmosferica, non più limitata dalla mancanza di nutrienti.

Fig. 6: Schematizzazione del ciclo oceanico del carbonio e dei possibili effetti della “fertilizzazione” degli oceani.

I risultati di geoingegneria potrebbero dunque contrastare il forcing radiativo di origine antropica il quale, anche in uno scenario di mitigazione forte, rimarrà maggiore di 1Wm^-2 per il resto del millennio, superando i 3Wm^-2 sulla scala temporale del secolo. Senza mitigazione, il forcing radiativo antropico potrebbe raggiungere i 7Wm^-2 su scala temporale del secolo e rimanere maggiore di 7Wm^-2 su scala temporale millenaria. Possiamo raggruppare in gruppi diversi le proposte in base al loro potenziale nel contrastare il forcing radiativo di livelli  mitigati di CO₂ (Fig.7).

Fig. 7: Sommario delle stime di forcing radiativo ridotto dalle varie opzioni di geoingegneria del clima prese in considerazione. La scala del forcing (negativo) è logaritmica. Il potenziale di riduzione del forcing delle opzioni long-waves (rimozione CO₂) è data su 3 diversi orizzonti temporali, assumendo come base uno scenario a forte mitigazione.

Relativamente poche opzioni di geoingegneria hanno il potenziale per contrastare da sole un forcing maggiore di 3Wm^-2. Il posizionamento di schermi nello spazio o l’aumento dell’albedo planetario iniettando aerosol stratosferici sembrano essere le uniche opzioni che possono raggiungere un forcing ragionevolmente uniforme di -3Wm^-2.

L’aumento dell’albedo delle nubi stratiformi marine probabilmente potrebbe anch’esso raggiungere i -3Wm^-2 ma gli effetti sarebbero necessariamente più regionali e irregolari. In ogni caso queste misure hanno tutte durata relativamente breve e dunque hanno bisogno di essere continuamente alimentate per mantenere i loro effetti.

Un paio di altri provvedimenti potrebbero annullare un forcing radiativo maggiore di 1Wm^-2 da soli: la cattura della CO₂ dall’aria (sia attraverso le piante come bio-energia sia con mezzi chimici) seguito da stoccaggio del carbonio potrebbe raggiungere -0.5 Wm^-2 e ha il vantaggio di agire a livello globale. Aumentando notevolmente l’albedo delle regioni desertiche si potrebbe raggiungere un forcing maggiore di -2Wm^-2, ma sarebbe localizzato a tali regioni e la variazione dell’albedo (e quindi il forcing radiativo) raggiungibile potrebbe essere stata significativamente sovrastimata.

In conclusione la Geoingegneria del clima potrebbe essere realisticamente un valido strumento per arginare i danni dei cambiamenti climatici, ma solo se utilizzata in maniera complementare e integrata ad una sostanziale e fondamentale mitigazione delle emissioni di CO₂, non in alternativa ad essa. Una forte mitigazione (molto più forte di quella che è messa attualmente in atto dai governi del mondo) potrebbe raggiungere l’equivalente di un massimo di -4Wm^-2 di forcing radiativo su scala temporale del secolo. Tuttavia, per affrontare le rimanenti 3Wm^-2, che probabilmente rimarrebbero anche in uno dei migliori scenari di forte mitigazione della CO₂, una serie di opzioni geoingegneria sembrano promettenti.

In particolare alcune misure di geoingegneria a onde corte, la cui opzione più promettente rimane l’iniezione di aerosol in stratosfera, hanno la capacità di annullare o ridurre il forcing. In alternativa, una combinazione di modifiche dell’albedo della superficie terrestre e di quella delle nuvole stratiformi marine con metodi meccanici potrebbe raggiungere una forte riduzione del forcing, anche se in maniera irregolare o parziale.

In ogni caso, la maggior parte delle opzioni a onde corte portano un pesante fardello di rischio perché devono essere continuamente alimentate e se la distribuzione è improvvisamente interrotta, il riscaldamento estremamente rapido potrebbe portare a conseguenze disastrose.

La geoingegneria del ciclo del carbonio invece comporta meno rischi associati a fallimento e alcune opzioni sembrano avere il potenziale per tornare a un livello pre-industriale di CO₂ entro un paio di secoli. La cattura e lo stoccaggio dell’aria mostra le maggiori potenzialità, combinato con la riforestazione e la produzione di bio-char. Per quanto le stime di Lenton & Vaughan possano essere poco accurate, secondo i loro risultati invece il recente interesse per la geoingegneriadel  ciclo del carbonio nell’oceano sembra un po’ fuori luogo, perché anche le opzioni più promettenti possono essere considerate solo come attività dai tempi millenari.
Pur essendo dei suggerimenti ancora molto astrusi, il loro valore reale, a mio parere, è la loro capacità di re-indirizzare l’attenzione sulla tematica generale dei cambiamenti climatici attraverso anche la “sensazionalità” di alcune di queste opzioni di geoingegneria che raggiungono l’interesse dei media e del grande pubblico per la loro ambiziosità e grandiosità. E che rendono l’idea di come possa essere complicato e costoso per tutti continuare a far finta che il problema non sia reale (vedi anche Fig.8).

Fig. 8

Marco P.

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La luminescenza (lat. lumen = luce, cioè emissione di luce) è uno dei fenomeni fisici che più ha affascinato alchimisti e scienziati. Uno dei primi ad osservare un tale evento fu Vincenzo Cascariolo, un bolognese ciabattino con la passione per l’alchimia. Costui, quattrocento anni fa, raccolse sui colli di Bologna una strana pietra che, dopo essere stata esposta alle alte temperature in assenza di ossigeno (processo di calcinazione), al buio emetteva una caratteristica radiazione luminosa.

Fu in quegli anni, tra il 1602 ed il 1604, la prima volta in cui venne osservata e documentata l’emissione di luce da parte di un materiale.

Con il termine luminescenza si intendono a tutt’oggi una vasta gamma di fenomeni radiativi in cui vi è emissione di una radiazione elettromagnetica (luce, visibile e non) quando particolari materiali vengono “eccitati” con stimoli di diversa natura (passaggio di corrente elettrica, reazioni chimiche, processi meccanici…).

Tra i fenomeni più noti e comunemente osservati, vi sono quelli di fluorescenza e fosforescenza. Questi rientrano nella categoria più generale della fotoluminescenza, in cui cioè l’emissione luminosa è indotta dall’assorbimento di fotoni (ossia, “pacchetti” di energia luminosa).

Figura 1. Soluzioni fluorescenti

Vogliamo ora raccontare, al lettore illuminato, come tali fenomeni fisici siano ampiamente sfruttati anche nella diagnostica per i beni culturali. Lo studio della risposta dei materiali ad uno stimolo luminoso riveste infatti notevole importanza per una prima caratterizzazione non invasiva dei materiali costitutivi, ad esempio, un dipinto. La diversa risposta all’eccitazione consente infatti di avanzare alcune ipotesi circa la natura chimica dei materiali impiegata.

In tale ambito è tutta italiana, e molto recente [1] la scoperta che Van Gogh impiegò, presumibilmente a sua insaputa, pigmenti con curiose proprietà luminescenti…

I principi della fotoluminescenza

Ma quali sono i principi chimico-fisici su cui si basa la fotoluminescenza? In generale, il fenomeno si basa sull’assorbimento di luce ad una determinata lunghezza d’onda e la sua ri-emissione a lunghezze d’onda maggiori, e quindi energie minori.

Figura 2. Lo spettro elettromagnetico.

Per meglio comprendere i fenomeni di fluorescenza e fosforescenza bisogna cercare la risposta nel comportamento delle molecole.

Quando una molecola interagisce con una radiazione elettromagnetica nel visibile o nell’ultravioletto, gli elettroni al suo interno sono spinti a compiere salti
energetici. Questi salti energetici portano l’elettrone da uno stato fondamentale ad uno stato più alto in energia (stato eccitato). Lo stato fondamentale viene definito S₀ mentre il primo stato eccitato S₁ e così via. Come anticipato, una volta nello stato eccitato l’elettrone può andare incontro a diversi destini.Può disperdere la sua energia emettendo luce e tornando allo stato elettronico fondamentale (passaggio da S₁ a S₀).
In questo caso si parla di fluorescenza. Diversamente, se il decadimento subisce un ritardo dovuto ad un diverso percorso di decadimento ( dallo stato S₁
passa allo stato T₁) la radiazione luminosa perdura per un tempo apprezzabile e si parla di fosforescenza.

Figura 3. Un generico diagrmma di Jablonski

Tali passaggi vengono spiegati graficamente nel diagramma di Jablonsky (Fig. 3) dove il percorso lineare di emissione di fluorescenza (a sinistra) viene affiancato al percorso più complesso (a destra) di emissione della fosforescenza [2].

I due fenomeni sono quindi distinguibili sulla base dei tempi caratteristici di emissione:

L’impiego della luminescenza quale tecnica analitica, cioè la spettroscopia di fluorescenza, è ampiamente utilizzata in diversificati ambiti diagnostici. Essa si basa sulla misura dell’emissione radiativa da parte di sostanze irragiate da una determinata sorgente di eccitazione (tipicamente quella ultravioletta). La
lunghezza d’onda di emissione e il tempo di vita della stessa, infatti, risultano essere precisamente riconducibili ad una determinata sostanza.

Luminescenza e beni culturali

Come brevemente anticipato le applicazioni di tali fenomeni per lo studio di materiali sono molteplici. Di grande interesse risulta essere l’impiego di tali tecniche nell’ambito dei beni culturali. In tale ambito infatti la grande varietà di materiali impiegati mostra una variabilità in termini di risposte all’eccitazione con particolari tipi di sorgenti luminose. Ciò permette quindi di eseguire un primo screening dei materiali presenti arrivando alla distinzione, ad esempio, tra materiali originali e di restauro.

L’impiego di sorgenti ultraviolette nell’investigazione delle opere d’arte cominciò alla fine degli anni Venti con la realizzazione, da parte del fisico americano Robert William Wood (1868-1955), di un filtro in vetro a base di ossido di nichel che blocca la radiazione visibile ma è trasparente alla radiazione UV. Da questo tipo di vetro, utilizzato per creare lampade filtrate, si ottengono sorgenti di sola radiazione UV (chiamate ancora oggi lampade di Wood o talvolta sorgenti di luce nera perché non percepibili dall’occhio umano) che inducono fenomeni di fluorescenza.

I materiali della pittura rispondono differentemente all’ultravioletto in funzione della loro composizione e del grado d’invecchiamento. La maggior parte dei materiali che risultano avere una fluorescenza sono quelli organici.

Gli olii (lino, papavero, etc), utilizzati come leganti, presentano mediamente una fluorescenza intensa di tonalità gialla, la cui fluorescenza aumenta con l’invecchiamento per la formazione di doppi legami coniugati. Le tempere all’uovo hanno invece una fluorescenza meno intensa, di tonalità azzurrognola [3].

Tra i materiali inorganici, i pigmenti bianchi sono facilemente riconoscibili se illuminati con la radiazione UV. In particolare, il bianco di piombo è
riconoscibile dalla caratteristica fluorescenza di tonalità bianco azzurrognola, mentre quella del bianco di zinco è di tonalità rosa pallido.

Generalmente distinguendo i diversi colori di fluorescenza si compie una prima sommaria identificazione dei materiali presenti nell’opera d’arte, ciò avviene anche grazie all’impiego di stesure di riferimento preparate ad hoc per indagare la diversa risposta dei pigmenti e dei leganti.

E’ stata pubblicata recentemente una interessante scoperta che riguarda uno dei pochi dipinti di Van Gogh conservati in Italia. I ricercatori dell’Università di Milano hanno infatti messo in evidenza una luminescenza molto particolare delle campiture bianche a base di ossido di zinco.

Si tratta del dipinto “Les bretonnes et le pardon de Pont Aven”, un acquarello realizzato ad Arles nel 1888 ed attualmente conservato nella Galleria di Arte Moderna a Milano.

Le misure di fluorescenza sono state condotte con una strumentazione portatile e non invasiva in grado di misurare quantitativamente le emissioni caratteristiche in seguito ad illuminazione UV ed il loro tempo di vita. La componente inorganica si è rivelata la parte più interessante ed innovativa del lavoro. Si sono infatti registrate emissioni di fluorescenza nella regione del visibile (525 nm) non ascrivibili solo al pigmento bianco di zinco, comunque presente e largamente impiegato all’epoca.

Figura 5: “Les bretonnes et le padron di Pont Aven”: ripresa in visibile ed in fluorescenza indotta da illuminazione UV in cui è evidente la caratteristica emissione del bianco di zinco [4].

Per comprendere meglio gli spettri ottenuti sull’opera, i ricercatori hanno preparato delle stesure standard di riferimento ed hanno studiato in maniera quantitativa la loro fluorescenza mediante opportune tecniche spettroscopiche. A tale scopo si sono considerati i pigmenti bianchi sintetizzati nel XIX secolo, prima del 1888.
Questi sono ossido di zinco (ZnO), litopone (~60% ZnS e ~40 % BaSO₄) e i due componenti puri bianco fisso (BaSO₄) e solfuro di zinco (ZnS). Si è preso in considerazione anche un quarto pigmento, cosiddetto verde luminescente (ZnS:Cu) in cui il solfuro di zinco è addizionato di ioni rame (Cu) in modo da modificare, o drogare, la sua struttura cristallina.

È stato osservato che il campione miscelato con il rame produce una banda molto simile a quella osservata sperimentalmente, rendendo così possibile la sua attribuzione. L’origine di questa banda è da ricondurre alla presenza di ioni rame: tale elemento sostituisce lo zinco nelle posizioni della struttura cristallina del solfuro di zinco portando alla formazione di nuovi livelli energetici, da cui si ha questa tipica emissione radiativa.

Il pigmento impiegato da Van Gogh è il comune Bianco di Zinco, un pigmento noto fin dal Medioevo, ma utilizzato come tale solo dal 1834, quando fu prodotto da Winsor&Newton e commercializzato come Chinese white.

Erano quelli di fine Ottocento tempi di grande fermento nella chimica di sintesi per trovare nuove formulazioni di pigmenti da produrre su scala industriale e che presentassero migliore stabilità rispetto a quelli naturali.

L’origine della particolare fluorescenza verde del pigmento impiegato da Van Gogh si può quindi ricercare nei processi di produzione del bianco di zinco. Alti gradi di raffinazione e di purezza si riuscirono ad ottenere solo dopo il 1916, quando vennero introdotte nuove tipologie di estrazione dei minerali. Il pigmento che utilizzò il pittore olandese era quindi probabilmente un ossido di zinco impuro. E’ quindi assolutamente casuale la presenza di impurezze di rame che, interagendo con la struttura cristallina del solfuro di zinco, producono la caratteristica fluorescenza osservata.

GEMME

Riferimenti

[1] Comelli, D. et al. On the discovery of an unusual luminescent pigment in Van Gogh’s painting “Les Bretonnes et le pardon de Pont Aven” Applied Physics A (2011);

[2] Valeur, B., 2001. Molecular Fluorescence: Principles and Applications. Wiley-VCH.

[3] http://www.gruppodelcolore.it/Docs/Atti_full_00.pdf

[4] http://www.galileonet.it/articles/4ed3a1b672b7ab41c1000078

Il gruppo: questo conosciuto. Stavolta giocheremo ad entrare ed uscire da un gruppo per vedere l’effetto che fa, e sarà naturale, perchè lo facciamo di continuo senza accorgercene.

Lungi da queste righe il voler riassumere anni e anni e pagine e pagine di psicologia sociale e dei gruppi.

Ma forse è necessario fare il punto della situazione in questa società così veloce e così flessibile, anche da un punto di vista socio-culturale.

La spinta ad entrare nella dimensione gruppo per studiarne gli effetti e le dinamiche nasce dal processo di individuazione che l’uomo ha vissuto nella storia.

Così come esiste una gaussiana su cui posizionare le esperienze degli individui, così si può tracciare una linea lungo il corso della storia per osservare il disegno che l’evoluzione culturale umana ha avuto.

Senza andare troppo lontano, si può ricordare ed osservare la tendenza diffusa nel secolo scorso a retroflettere la propria rabbia e la propria aggressività [1], considerate non sane e inaccettabili, così come precetti religiosi, di bon ton ed etichetta insegnavano. I movimenti pacifisti contrapposti alle guerre, e altri movimenti di protesta come quelli femministi, con un sottofondo musicale che ha fatto storia, ci raccontano come le persone, soprattutto giovani, decisero di esternare quella aggressività in maniera sana [2], rendendola all’”altro da loro” in una modalità sconosciuta, a quell’epoca. L’estremizzazione di quelle giornate ovviamente documenta la sofferenza di una repressione culturale ed emotiva e deve farci riflettere.

La psicologia e la psicoterapia che lavoravano a quei tempi, erano relativamente giovani. Alcuni orientamenti di psicoterapia stavano nascendo, ma l’approccio che si ebbe fu quello di spingere all’esternazione dell’emotività.

Così, nel tempo le persone sono state educate, anche dalla psicologia e dalle sue teorie, ad esprimere la loro aggressività, rendendola e considerandola sana, verso l’esterno. Psicodramma, mazze di gomma e gruppi di auto-mutuo-aiuto sono stati l’esempio sociale e psicologico di questo passaggio storico-culturale.

In questa forma di socializzazione che cura, risiede la pura natura dell’identità individuale che si forma anche sulla base della società. L’identità sociale nasce dal gruppo di appartenenza e permette al sé di costituirsi, sulla base di ciò che la persona è dentro il gruppo di appartenenza. L’io si forma grazie al noi e quindi grazie alla collettività [3].

Ma che cosa è successo, con gli anni? Non sembriamo figli dei fiori, in realtà. Ossia figli di quell’epoca così libera e così liberata. Forse che, ad esternare la propria aggressività e a soddisfare i propri bisogni, si sia comunque commesso un errore di valutazione, nel tempo? Un errore di attribuzione, magari. E’ un po’ come l’assioma della comunicazione pensato da Watzlawick [4], quello sulla punteggiatura. La punteggiatura nella comunicazione è importante, bisogna sempre considerarla, quando si valuta uno scambio comunicativo. “Urlo perchè tu non mi ascolti”, dice la moglie al marito. “Non ti ascolto perchè tu urli”, dice il marito alla moglie. E perdonatemi gli stereotipi di genere.

E così via… Quanto dipende da noi e quanto dipende dagli altri, nella quotidianità della socializzazione? Quanto siamo consapevoli dei nostri confini e dei confini altrui, nella determinazione delle nostre scelte e nella soddisfazione dei nostri bisogni?

Potremmo azzardare: oggi la società è proiettiva. Ha una scarsa capacità di attribuzione interna e tende a sfogare gli impulsi verso l’esterno, attribuendone la responsabilità all’altro da sé.

E se finalmente vedessimo la psicologia come quella disciplina in grado di “curare” la società tutta? E se quella “cura” fosse più un prendersi cura, un take care, invece di un curare tipico della prevenzione quaternaria a cui siamo culturalmente e tristemente abituati?

Forse la società deve ancora trovare quella modalità sana di esternare l’aggressività. Proprio nell’ottica dell’incontro con l’altro da sé. Nell’ottica del contatto, dello scambio, del noi [1].

Il gruppo costituisce un mezzo sano di socializzazione perchè consente alle persone di esplorare l’ambiente. Di incontrarlo senza fantasticarlo eccessivamente e di avere in cambio parti di sé rese dalle persone che incontra [5].

E la cosa eccezionale è che è tutto automatico, non ci si deve impegnare granchè.

Se dall’io si parte per incontrare l’altro, è dall’altro che si deve ripartire per ritrovare sé stessi.

La solitudine dell’individuo è un ottimo mezzo retroflessivo per ritrovare un contatto con sé stessi, ma quando pregiudica l’incontro con l’altro, allora supera il confine della creatività e lede l’identità personale, che va a mutare sulla base di un altro da sé idealizzato, temuto o comunque falsato dalle proprie parti di sé proiettate.

La società evolvendosi ha creato delle vere e proprie forme d’arte per fare incontrare le persone.

La creatività è sempre la testimonianza dell’istinto di sopravvivenza dell’animale. E’ adattamento all’ambiente. E poiché l’uomo è un animale sociale, riunirsi in gruppo non è altro che sopravvivere [6].

Lo psicologo tiene volentieri conto della creatività della persona, poiché in quella creatività risiedono le risorse della persona, il suo auto-sostegno, la sua resilienza [6].

Nel fare il punto della situazione a cui mi riferivo prima, è quindi d’obbligo non trascurare questa creatività, poiché è sintomo della salute della nostra società e della sua eterna voglia di creare, di muoversi e di vivere.

Non si può fare o parlare di psicologia senza osservare il mondo esterno, né senza restituirgli quella dignità che è singola e individuale e col gruppo si moltiplica esponenzialmente.

Le forme creative di socializzazione in gruppi che sono nate recentemente sono le più svariate e provengono dai diversi mondi a cui appartengono i membri stessi dei gruppi.

Pensiamo ai gruppi di conversazione in lingua straniera che negli ultimi anni sono diventati una vera realtà in tantissime città del mondo. Probabilmente ne esiste qualcuno anche nella vostra città. Si tratta di iniziative pressochè gratuite in cui le persone si incontrano per chiacchierare in una lingua straniera.

E’ immediato pensare che la mera motivazione di chi partecipa a questo genere di gruppi sia didattica. Ed è così: la lingua è il fine ultimo e la socializzazione è semplicemente il mezzo. Per raggiungere lo scopo di migliorare il proprio livello di conversazione, si fa conoscenza dell’altro da sé, lo si contatta, a volte ne si accettano limiti inaccettabili in un “pretendente al posto di amico per la vita” e, magari, col tempo si impara anche ad apprezzarne le diverse sfumature.

E poi succede una magia: la lingua da fine ultimo diventa mezzo e la socializzazione diventa il fine di questo genere di incontri.

La persona frequenta quel gruppo di conversazione per poter incontrare quelle persone con cui le piace parlare. E il loro canale di comunicazione, la lingua, è il loro ponte, ma non è più in figura come lo era all’inizio, suscitando timidezza e incertezza, bensì è quasi implicito e funziona in maniera automatica. La persona lo padroneggia meglio ed è concentrata sulla socializzazione.

Un po’ come quando si suggerisce di insegnare qualcosa ai bambini col gioco. Il loro canale è quello del gioco e tutto quello che passa per quel canale ha priorità e viene assimilato meglio.

Perchè dovremmo sottovalutare che il canale preferito dell’adulto è la socializzazione con l’altro da sé, in una società individualista come la nostra?

Ricordo che il mio professore di matematica diceva sempre che la matematica era una lingua straniera. Aveva ragione. Da allora faccio con piacere caso a quanti codici, quante lingue straniere ci circondano. No, tranquilli. Le pareti della mia stanza sono viola, non piene di strane scritte stile “Beautiful Mind”.

La letteratura può essere un’altra lingua straniera. Il libro può essere un oggetto galeotto (mai esempio fu più azzeccato) per la riunione di gruppi eterogenei di persone.

Quella dei gruppi di lettura è un’altra realtà che si manifesta in diverse città, ormai. Persone che non si conoscono, o anche amici tra di loro, scelgono un libro e si riuniscono per leggerne ogni settimana una parte. A turno, ad alta voce. E poi la commentano.

E anche qui. Quanto il libro in sé è mezzo e quanto è fine? Quanta è la motivazione a incontrare le persone per leggere quel libro e quanta poi diventa la motivazione a leggere quel libro per incontrare quelle persone? Magari persone su cui non si sarebbe scommessa una lira, che però tirano fuori delle perle nel momento del commento.

E quanto far parte del gruppo è importante per la formazione dell’identità personale, sociale della persona?

Ridiamo se leggiamo in uno dei libri di Sophie Kinsella che la protagonista dice “sarò la ragazza con la sciarpa grigia”. Perchè questa estremizzazione è superficiale, ma davvero far parte di un gruppo fa di noi un membro di quel gruppo. E se quel gruppo ci piace, noi siamo migliori. Eccola, l’dentità di gruppo, non ci abbandona mai.

A questo proposito, è interessante, in tema di gruppi di lettura, considerare la presenza dei gruppi di lettura virtuali. Pensate: le persone non si incontrano, non si respirano, non si conoscono. Eppure leggono lo stesso libro, da soli, e si ritrovano on line a commentare la parte decisa per quella settimana. Rispettano i tempi e spesso fanno grandi sforzi. Sì, vogliono leggere quel libro, ma appartengono ad un gruppo ed hanno accettato delle regole.

La mera appartenenza ad un gruppo genera un’identità [3]. Pensiamo ai Flash Mob. Le persone non si conoscono, e magari stanno insieme per una mezz’ora. Per manifestare un pensiero, o spesso anche solo per dare spettacolo. Una folla flash, nulla di più. Ma in quel momento quelle persone sono una cosa sola, si appartengono a vicenda.

Saranno le lingue straniere, i libri, il balletto dedicato a Jackson. O forse saranno tutti gli altri contenuti dei mille gruppi nati spontaneamente che non conosco o che ho dimenticato di citare. Ma quanto c’è di autocurativo, in tutto questo?

Perchè non consideriamo che la società si muove per creare, incontrarsi, divenire? Queste risorse sono tangibili e non dipendono necessariamente dal contenuto di ciò che si va a fare, sono anche il sintomo di una voglia di aggregazione, di socializzazione e di identità che è forte e che non si può negare.

E’ importante sottolineare questo aspetto, nello sguardo macro che gettiamo al mondo dalla nostra finestra, per evidenziare che la cura non è una cosa che arriva dall’alto come un’imposizione o come una cosa pensata ad hoc. La cura è già nel campo, e spesso è cercata, studiata e architettata affinchè faccia il suo corso [6].

Ma allora, direte voi, il mio gruppo di aerobica è curativo e dallo psicologo non ho più bisogno di andarci!

Il fatto che le risorse siano nel campo e che la domanda di aiuto sia spesso più evidente di quanto non sembri, non significa che la persona possa fare tutto da sola. Altrimenti torniamo a quella retroflessione pura del secolo scorso, in cui chiedere era proibito.

Esistono sicuramente dei canali di avvicinamento tra le professioni e le persone.

Ad esempio, senza trascurare il fattore libro citato negli esempi precedenti, si potrebbe ipotizzare l’esistenza di un gruppo di lettura “guidato”, in cui l’incontro tra persone diverse che leggono resta fine e mezzo principale, ma c’è la presenza di uno psicologo che rielabori e conduca i commenti e i commentatori verso una buona consapevolezza.

Quanto può essere utile rielaborare il contenuto dei commenti individuali e riportarlo alla dignità del gruppo stesso?

Quanto, ogni commento, ha la sua importanza personale per chi lo sente, lo vive e lo esprime? E perchè dovrebbe essere abbandonato lì, se invece è sintomo creativo di adattamento all’ambiente?

La lettura e la scelta del testo sarebbero libere, e questa sarebbe una variazione rispetto all’attuale approccio coi libri e con la lettura in terapia. Più che a livello prescrittivo e nomotetico, la lettura sarebbe utilizzata a livello immaginativo, come una tecnica del qui e ora, in termini puramente idiografici.

Questo è solo un caso, ma la categoria potrebbe prendere esempio dalla società ed essere creativa. Se si facesse in modo che un gruppo di terapia si svolgesse in una modalità più leggera, più galleggiante, ma spesso anche più vicina ai mondi interiori delle persone, forse si troverebbe una chiave di accesso e il contatto con la psicoterapia non sarebbe quel fantasma che spesso è nella testa di molte persone, nel nostro Paese.

[1] Polster E., Polster M., (1973) Trad. it., Terapia della Gestalt Integrata, Giuffrè, Milano, 1986

[2] Perls F., (1969), Trad. it., L’Io, la fame, l’aggressività, FrancoAngeli, Milano, 1995

[3] R. Brown, Psicologia sociale dei gruppi, Il Mulino, 2005

[4] Watzlawick P., Beavin J. H., Jackson D. D. (1967), Trad. it., Pragmatica della comunicazione umana, Astrolabio, Roma, 1971

[5] E. Polster, Psicoterapia del quotidiano. Migliorare la vita della persona e della comunità, Ed. Erickson 2007

[6] J. Zinker, Processi Creativi in Psicoterapia della Gestalt, Franco Angeli, 2001

BARBARA

Che l’intenzione sia quella d finirla con uno schianto (non me ne voglia il buon Eliot) o di andare in palestra ogni settimana, ogni qualvolta prendiamo un impegno, compiamo una scelta in favore di una sola (e una sola) delle possibili alternative d’azione (potremmo tranquillamente spendere due ore su Facebook a ficcanasare tra le foto dei nostri compagni delle medie piuttosto che decidere di immolare i nostri addominali sopra un panca). E quasi per definizione, presupponiamo che la decisione intrapresa sia realizzata a dispetto del fatto che tutte le possibilità d’azione di cui sopra continuano ad esistere in tutto il loro fascino tentatore (altri dieci minuti su Facebook e poi vado, promesso). Dunque, la devozione a una causa presuppone: (1) la scelta tra più opzioni, e (2) la garanzia che la nostra preferenza per l’opzione selezionata sia persistente e duratura. Per assicurare – a noi stessi e agli altri – che il nostro impegno appaia convincente possiamo vincolarci ad un’azione in due modi: soggettivamente, quando valutiamo un’opzione come intrinsecamente superiore alle altre, od oggettivamente, nei casi in cui creiamo una situazione che restringe da sé il numero delle opzioni a causa dei costi che qualsiasi cambiamento d’azione produrrebbe – come per il terzo terrorista, costretto al compimento del fatale esito per le inaccettabili conseguenze sociali della defezione. Nonostante le due forme d’impegno possano facilmente coesistere, nessuna delle due richiede la presenza necessaria dell’altra: se la desiderabilità di un’opzione è tale da garantire che l’ordine delle preferenze rimanga inalterato nel tempo, il contributo di un fattore esterno sarà del tutto marginale – un terrorista profondamente convinto della rettitudine della sua azione andrà a bersaglio, con o senza l’angoscia della gogna pubblica in caso di eventuali tentennamenti; viceversa, se la situazione è tale che le altre opzioni sono proibitivamente costose rispetto a quella scelta, l’impegno verrà mantenuto per forza di cose, rendendo superfluo qualsiasi ulteriore adesione emotiva alla causa – poco importa ai fini dell’azione che un mafioso voglia davvero vendicare col sangue un compagno della propria banda, quando il prezzo per la mancata esecuzione è la morte. Ciò nonostante, la combinazione delle due tipologie d’impegno – oggettivo e soggettivo – è all’ordine del giorno, solitamente in una sequenza che comincia con il buon proposito e finisce – nei casi più fortunati – con la formazione di un’abitudine (come quando, ad esempio, decidiamo di cominciare una dieta iposodica e, nell’evitare sistematicamente per giorni cibi salati, finiamo per modificare il nostro gusto in conformità con le preferenze del nostro Sé ideale che vuole fare a meno del cloruro di sodio).

Se l’abitudine è indubbiamente una strategia risolutiva per assicurarci l’aderenza ad un’azione, dato che per la loro stessa natura, le pratiche routinarie diventano tali perché eseguite senza particolari resistenze cognitive, una seconda tattica degna di nota consiste nel selezionare una seconda opzione, non relata alla prima, che ci serva ad incrementare le possibilità che la prima opzione venga portata a compimento. Ad esempio, possiamo strutturare il nostro ambiente in modo da rinforzare o riattivare le ragioni (soggettive) della nostra devozione alla causa – avendo sofferto io stesso di disordini alimentari, ho personalmente sperimentato la sorprendente efficacia di un semplice espediente come quello di tempestare la propria credenza di post-it: dato che il senso di vergogna che le abbuffate notturne inesorabilmente producono tende a dissolversi ahimè in poche ore, un memento su carta gialla pronto a ricordarmi quanto miopi possano essere le conseguenze della mia irrazionale incursione in cucina può essere sufficiente ad anticipare l’aversiva sensazione di impotenza che spesso arriva troppo tardi, a cose già fatte.

I buoni propositi, ovviamente, non sono soltanto promesse che facciamo a noi stessi inebriati dallo spumante e dall’entusiasmo del capodanno. Nella nostra esistenza di creature profondamente sociali, ci troviamo spesso con un interlocutore cui comunicare le nostre intenzioni a scegliere una determinata opzione per (1) far sì che possa convincersi della nostra devozione ed agire in conseguenza di questa aspettativa (decidendo ad esempio di portarci all’altare perché sicuro di non essere abbandonato dopo la luna di miele), o per (2) chiedere aiuto nel rendere realizzabile l’opzione desiderata (si pensi all’astuto Ulisse che chiede ai compagni di essere legato all’albero maestro della nave per poter ascoltare il seducente canto delle sirene). Se quanto appena detto vale a prescindere dal numero di interlocutori presenti, vale la pena puntualizzare che solo nei casi d’interazione diadica può essere assicurata la simmetria dell’impegno reciproco. Quando il numero di osservatori aumenta, si crea l’interessante possibilità di una sbilanciata partecipazione all’impegno – ad esempio, un testimone casuale di un atto di giuramento non ha nessun beneficio o costo diretto dalla stipula del patto, ma ciò nonostante, potendo virtualmente riferire al destinatario del giuramento qualsiasi tentativo (da parte del giurante) di cambiare nascostamente le regole del gioco, è dotato di un potere nei suoi confronti che egli può esercitare senza doverne pagare il costo (ciò spiega la frequente pratica del “comprare il silenzio” richiesta dai testimoni stessi, consci della loro posizione di forza).

La peculiarità dell’impegno in contesti sociali risiede nel fatto che deve essere convincentemente comunicato (sotto forma di minaccia o promessa a perseguire un’azione). Detto altrimenti, il partner deve essere persuaso del fatto che, comunque vadano le cose, voi intraprendete quella (e solo quella) azione. Un celebre esempio proposto da Schelling nel 1960 mi sarà d’aiuto: in una rapina a mano armata, il criminale minaccia di sparare al povero passante se non gli consegna i suoi averi – un classico ultimatum da “o la borsa o la vita”. L’eventualità di essere ucciso è ovviamente per il passante uno scenario da evitare a tutti i costi, ma al tempo stesso egli sa anche che un tal esito è quantomai indesiderabile anche per il rapinatore, data la severa punizione in cui incorrerebbe se catturato. Dunque, anche in una circostanza così estrema dove apparentemente non avrebbe senso mettersi a ponderare sulle alternative, la minaccia del rapinatore ha successo solo nella misura in cui si accompagna a indizi che segnalano una sua possibile realizzazione – nessuno penserebbe due volte a mettere mano al portafoglio dinanzi ad un criminale dalla mano ferma e dal tono intimidatorio, mentre un ragazzino terrorizzato alla sola idea di impugnare una Beretta forse potrebbe rendere qualche passante più audace.

Promesse e minacce – per quanto diverse, giacché le minacce (a differenza delle promesse) possono avere successo senza dover essere realizzate – sono dunque membri di un’ampia classe di segnali atti a comunicare l’intenzione di vincolarsi ad un’azione. L’attendibilità di questi segnali è definita, come nel caso del rapinatore, dalla loro accuratezza nel predire il comportamento futuro dell’autore della promessa (o della minaccia). Date tali premesse, è evidente che tanto più costoso è il segnale per l’emittente, quanto più possiamo essere sicuri che sia “onesto” (vale a dire, accurato nel senso sopra definito). Il problema è che nella vita quotidiana i segnali con cui intessiamo le nostre relazioni – giurando amore eterno, assicurando onestà e segretezza, persuadendo gli altri del nostro autentico senso di colpa per qualche passo falso appena commesso – sono raramente così costosi da non poter essere sapientemente manipolati a vantaggio dell’emittente (come ben sa chiunque sia stato pugnalato – metaforicamente – alle spalle dalla stessa persona che poco prima è riuscita a guadagnarsi il suo perdono a suon di contrite apologie). Com’è possibile dunque che tali segnali riescano ad essere comunque affidabili? Una soluzione sta nel prestare attenzione alla loro frequenza nel tempo: anche segnali sociali non particolarmente costosi, se emessi ripetutamente per un periodo prolungato, rappresentano un fardello non indifferente per l’emittente, e proprio per questo diventano per il ricevente un indizio affidabile per discernere nell’attore una stabile gerarchia di preferenze – insomma, una disposizione duratura verso una classe specifica di opzioni (ciò che in un linguaggio meno astratto chiameremmo reputazione). Tuttavia, è bene ricordare che – come le spie insegnano – l’emissione ripetuta di un segnale non è una ragione sufficiente per credere che una persona non possa farsi improvvisamente ladro (come secondo il proverbio) alla prima buona occasione.

L’apparentemente onnipresente possibilità d’inganno spiega in parte la nostra propensione a privilegiare (e a richiedere con maggiore insistenza) impegni oggettivi piuttosto che soggettivi – ovverosia, devozioni alla causa assicurate dal fatto che abbiamo “bruciato i ponti” con le opzioni rimanenti (piuttosto che aver dato parola di averle permanentemente scartate). Inoltre, i segnali associati a impegni oggettivamente sanciti sono molto più facilmente scrutinabili – un contratto non è passeggero come un’emozione – e quindi preferiti perché dotati di maggior potere previsionale nei confronti delle future scelte dell’emittente. Per la stessa logica, è nell’interesse di quest’ultimo rendere quanto più osservabile la natura oggettiva e vincolante dell’impegno nel caso in cui egli ricavasse un beneficio netto dalla cooperazione con il proprio partner. Il gioco delle coppie – o dovremmo dire il mercato dell’accoppiamento, per usare i toni smaliziati della biologia evoluzionistica – è zeppo di esempi calzanti a riguardo. L’anello di fidanzamento, che secondo l’usanza statunitense dovrebbe arrivare a costare il 25% del salario annuale del corteggiare, è una perfetta soluzione – perché dannatamente costosa, e dunque non falsificabile – al problema dell’inaffidabilità degli impegni assicurati dalla volatilità del romanticismo. Non solo: a rendere ancora più “onesto” il segnale contribuisce il fatto che, indossando costantemente un monile che avvisa altri potenziali partner della propria indisponibilità ad una relazione amorosa, la persona non fa che vincolarsi ancor più fortemente ad un duraturo corso d’azione – finché morte non vi separi. La pubblicizzazione dell’impegno preso, infine, non fa che completare l’opera. La presenza di un pubblico rappresenta una forma affidabile di vincolo all’azione, considerati i costi reputazionali che un cambiamento di piani comporterebbe – ciò naturalmente non vale solo per le relazioni amorose, ma anche ad esempio per quei giornalisticamente consueti “litigi che finiscono in tragedia” – alterchi dove la presenza di spettatori obbliga l’offeso a rispondere a tono per non “perdere la faccia” dinanzi al pubblico, producendo così un’escalation di violenza.

Le istituzioni giocano un ruolo fondamentale nell’amplificare la formalizzazione e la pubblicizzazione degli impegni presi: già la sola nozione di ruolo prevede degli obblighi e delle responsabilità culturalmente definite cui il rappresentante della categoria deve attenersi. Collocare dunque l’obbligo in un framework di aspettative culturali standardizzate riduce drasticamente l’ambiguità del segnale, permettendo così all’emittente di poter guadagnare la fiducia del suo interlocutore – specialmente se (1) la non osservanza di queste pratiche innesca severe punizioni, e se (2) la pubblicizzazione dell’impegno preso ha conseguenze reputazionali anche all’infuori del gruppo di appartenenza: i membri delle gang americane come Nuestra Familia, ad esempio, adottano un sistema di “tatuamento progressivo” in cui maggiore è la devozione al gruppo, più evidente è il tatuaggio, nonostante ciò renda i membri più entusiasti un bersaglio facile (perché riconoscibile) da parte delle fazioni opposte. Dunque, ricapitolando: se devi convincere te stesso od un’altra persona delle tue buone (e durature) intenzioni, (1) mettici sentimento, (2) crea una situazione in cui sia impossibile tornare indietro, (3) diffondi il verbo del tuo impegno oggettivo in una forma rispondente a convenzioni culturali condivise da tutti. E se non ci fosse modo di assicurare gli ultimi due punti, puoi sempre aumentare il costo delle tue azioni – come successe appunto con gli anelli di fidanzamento, i cui prezzi impennarono nella prima metà del Novecento proprio quando, con l’abrogazione di una legge che garantiva alle mogli l’impegno dei futuri mariti con la minaccia di ingenti costi al loro carico in caso di divorzio, le donne si ritrovarono improvvisamente sprovviste del mezzo istituzionale capace di risolvere il loro problema  di coordinazione. Ci volle un prezzolato segno di amore eterno – alla De Beers – per chiudere le falle aperte dalla permissività della legge.

DENIS

Bibliografia

D. M. T. Fessler, K. Quintelier, Suicide Bombings, Weddings, and Prison Tatoos: An Evolutionary Perspective on Subjective Commitment and Objective Commitment, in Signaling, Commitment, and Emotion, R. Joyce, K. Sterelny, and B. Calcott (eds.), MIT Press, in press.

R. Nesse, Natural Selection and the Capacity for Subjective Commitment, in Evolution and the Capacity for Commitment, R. Nesse (ed.), Russel Sage Press, New York, 2011.

Il processo avviene gradualmente e su una superficie enorme, e quindi sfugge nella sua imponenza, così come, in assenza di un salto fluviale, non si percepisce l’energia di un grande fiume dal suo placido scorrimento. Come in tanti casi, ci accorgiamo del valore di una cosa solo quando questa scarseggia: così succede quando dobbiamo de-salinizzare l’acqua di mare, come viene fatto in alcune isole, in Spagna e buona parte del mondo arabo. In questo caso l’uomo si trova ad avere tanta energia e poca acqua, quindi decide di fare in-loco il lavoro che normalmente il clima farebbe per noi a livello globale.  Visitando uno di questi impianti, l’elemento visivo che salta agli occhi è la presenza di enormi depositi di combustibile, a ricordare il grande costo energetico di questo processo.  Nei moderni impianti di dissalazione la separazione tra sali e acqua può avvenire attraverso mezzi più sofisticati della semplice evaporazione. Una modalità è utilizzare una membrana semipermeabile che faccia passare l’acqua ma non i sali (membrana di dialisi) e applicare una pressione meccanica. Esempi di membrane di questo tipo (se volete fare un esperimento) sono la pellicina bianca esterna dell’uovo sodo. Di fatto non è tecnologicamente difficile fare una membrana semi-permeabile, e un apparecchio di dialisi funziona più o meno con lo stesso principio. Un’altra modalità più sofisticata è utilizzare processi di tipo elettrico (elettrodialisi). In ogni caso il principio è semplice, si applica energia elettrica (o lavoro meccanico) a un sistema che viene alimentato ad acqua di mare e per ogni litro di acqua di mare si ottiene una frazione di litro di acqua dolce (non completamente desalinizzata) e la rimanente frazione di acqua salata. Ora prendiamo la stessa “macchina” e azioniamola al contrario, cioè immettendo  mezzo litro di acqua dolce e mezzo di acqua salata dagli scarichi, per ottenere 1 litro di acqua mezza-salata che esce da quello che era il tubo di ingresso.  Guardando il contatore, senza grosse sorprese (in fondo abbiamo perso la nostra acqua dolce), si può notare che abbiamo ri-ottenuto una parte l’energia elettrica che abbiamo usato precedentemente.

L’idea è vecchia 70 anni e viene dalla termodinamica basilare, [1]^,[2] ma solo recentemente, grazie ai graduali progressi tecnologici ottenuti negli anni, è stato possibile realizzarla con efficienze che possono raggiungere il 50% dell’energia potenziale (rispetto alla teoria). [3] Questo significa che, in un immediato futuro, la cosa si farà interessante. Dal punto di vista teorico lo è già: l’energia potenziale ottenibile dal mescolamento di 1 m³ di acqua di mare  con acqua dolce è  di 2.3 MJ  (1.2 MJ considerando l’attuale efficienza di conversione). L’energia contenuta nell’acqua dolce, poco prima di gettarsi in  mare, è equivalente a quella che sprigionerebbe in un salto idraulico generato da una diga di 120 metri. Facciamo due conti: il fiume Po ha una portata di 1.540 m³/s, corrispondenti  a 3.5 GW di potenza elettrica. Questa è circa la potenza elettrica di una centrale nucleare di terza generazione (EPR) o della centrale a olio combustibile di Porto Tolle. Quindi, se ipotizzassimo di usare il “potenziale chimico” residuo delle acque del Po potremmo soddisfare il 10% del fabbisogno elettrico nazionale (39 GW). Su base mondiale (il che include anche aree ricchissime di acqua dolce non utilizzabile per motivi climatici, come la Siberia o il Canada)  il potenziale è all’incirca di 2.6  TW, un quantitativo superiore all’attuale produzione elettrica mondiale ( ≈2 TW) che potrebbe essere usato per produrre direttamente energia elettrica o idrogeno senza emissioni inquinanti di nessun tipo.[4] A parte la grande disponibilità potenziale, questo tipo di energia presenta numerosi vantaggi: ad esempio non richiede la costruzione di dighe o modifiche importanti del ciclo idrogeologico, è una forma energetica concentrabile e relativamente stoccabile (come l’idroelettrico tradizionale) e il punto ideale di produzione, ovvero le coste, sono solitamente anche i siti di consumo dell’energia (al contrario spesso le dighe sono in alta montagna e richiedono infrastrutture da costruire ex-novo). Non va dimenticato però che le acque da mescolare non sono limpide soluzioni di cloruro di sodio preparate in laboratorio, ma acque reali con altre sostanze disciolte, sedimenti sospesi, nonché pesci che ci nuotano dentro. Anche per questo non è facile determinare l’impatto ambientale di questo tipo di impianti, che dovrebbero essere realizzati e letteralmente “intercettare” (quasi completamente) degli ecosistemi estremamente importanti quali sono i delta e gli estuari fluviali.[5] Per questo, fatto salvo il potenziale teorico, è incerta l’entità finale di energia che sarà possibile ottenere in modo sostenibile.

A questo riguardo, la Statkraft, azienda di stato norvegese dell’energia elettrica forte di 1.1 GW di potenza idroelettrica istallata e di una leadership mondiale nell’idroelettrico convenzionale, si è lanciata sul cosiddetto idroelettrico a osmosi (in particolare la pressure-retarded osmosis abbreviata PRO) e il 24 novembre del 2009 la principessa di Norvegia ha tagliato il nastro del primo impianto pilota.[6] Dalle prime valutazioni, il costo stimato dell’energica prodotta da questa fonte potrebbe essere simile a quello di altre rinnovabili a basso costo (eolico, maree e biomasse) e potrebbe essere abbassato da un auspicabile miglioramento tecnologico (e.g. nanotecnologia) nelle membrane PRO.⁵

Dal punto di vista ambientale, questo tipo di approccio apre  una prospettiva affascinante anche per il futuro delle risorse idriche in un mondo con una notevole disparità di acqua dolce. Immaginiamo…una rete di centrali che producono energia elettrica a partire dai surplus di a acqua dolce, connesse a una rete di de-salinizzatori marini (consumatori di energia elettrica) può funzionare come un “teletrasporto di acqua dolce”, da zone ricche d’acqua verso zone povere d’acqua.  Per la prima volta nella storia della civiltà, le varie regioni potrebbero svincolarsi dal clima (e dai suoi cambiamenti),  generando una sorta di civiltà “elettro-idraulica” globale senza canali e dighe.
Cristian

Ma come, non avete mai sentito parlare dei famosi pozzi petroliferi canadesi???

Se come la sottoscritta, dopo un attimo di preoccupante silenzio, avete risposto con un titubante “no”, non preoccupatevi! Le nostre conoscenze geografiche non sono così scarse perché in effetti non ci sono pozzi petroliferi in Canada.  Ci sono però le sabbie bituminose (tar sands o oil sands), che fanno balzare il paese al terzo posto in classifica, dopo l’Arabia Saudita (che ha riserve per 264 miliardi di barili di petrolio) e il Venezuela (con 211 miliardi). Il Canada, nonostante abbia riserve di petrolio pari a solo 32 miliardi di barili, può ben contare su 143 miliardi sotto forma di sabbie bituminose [1].

Le sabbie bituminose non sono riserve di petrolio convenzionali poiché, a differenza del greggio comune che si trova in forma “liquida”, sono un mix di sabbia e minerali argillosi (84-88%), acqua (4%) e bitume (8-12%), una forma molto densa e viscosa di petrolio contenente l’83% di carbonio [2]. Il bitume è situato nei pori che si creano tra i granelli di sabbia, per cui tanto più porosa e permeabile è la sabbia e tanto più bitume può esservi contenuto.

Le sabbie bituminose canadesi, generatesi durante il Cretaceo Inferiore, circa 110 milioni di anni fa, sono dislocate prevalentemente in tre giacimenti situati nella provincia di Alberta: l’Athabasca-Wabiskaw (il più grande al mondo e con circa il 18% di petrolio [3]) e il Cold Lake nel nord-est,  il Peace River nel nord-ovest della provincia, coprendo un’area di circa 140.000 km² (superiore ai 130.000 km² che costituiscono la superficie dell’Inghilterra).

Il processo di estrazione di questo petrolio “non convenzionale” si basa su un concetto molto semplice: a temperatura ambiente il bitume non fluisce ed è più pesante dell’acqua, ma ad elevate temperature (circa 150°C) diventa fluido e galleggia sull’acqua. In relazione alla profondità del giacimento si hanno due differenti tipi di processi estrattivi. Nel caso delle sabbie bituminose superficiali (circa il 10% di tutte le riserve canadesi), nel 1921 il chimico americano Karl Clark, dell’Alberta Research Council, mise a punto un procedimento chiamato “hot water extraction” basato sulla separazione dal materiale sabbioso-argilloso e lavaggio del bitume mediante acqua calda; la sabbia bituminosa, dopo essere stata escavata dalla superficie, veniva agitata in un tamburo rotante insieme ad una certa quantità di acqua calda e di soda, e così separata in bitume, galleggiante sulla superficie dell’acqua, e sabbia, che andava a fondo. Nonostante

questo procedimento sia tuttora ampiamente adottato, permangono alcuni punti critici considerevoli. Dal punto di vista tecnico-economico il recupero di bitume da sabbie di “bassa qualità” contenenti meno del 10% di bitume è molto lento perché diventa rilevante il contenuto di argilla, lenta a sedimentare, ed inoltre il processo in sé produce grandi volumi di fanghi di scarto composti da bitume, acqua ed argilla che devono essere in qualche modo stoccati [4]. Inoltre il clima di queste regioni di certo non aiuta: in inverno le temperature scendono sotto i -30°C, ma solo in queste condizioni lo strato paludoso di muschi, sfanghi  e detriti organici è sufficientemente ghiacciato da consentire il transito di mezzi pesanti, poiché quando le temperature diventano più miti i depositi oleaginosi sono così viscosi ed appiccicosi da “fagocitare” le attrezzature come sabbie mobili. Gli effetti combinati di freddo, corrosione ed abrasione fanno sì che i costi di manutenzione siano elevatissimi. Infine non sono da trascurare gli aspetti ambientali: in primis la quantità di acqua necessaria al procedimento  di “hot water extraction” è molto elevata (2-5 barili di acqua per barile di petrolio ottenuto); in secondo luogo il processo di raffinazione del bitume lascia come sottoprodotti un coke ricco in zolfo (il bitume ne continente circa il 5% [3]), che bruciato in situ per soddisfare il fabbisogno energetico dell’impianto estrattivo libera grandi quantitativi di anidride solforosa; inoltre la ri-vegetazione delle sabbie separate dal bitume dopo il processo di “hot water extraction” è un’impresa ardua dati i trattamenti con soda e alte temperature che le sabbie hanno subito e che le hanno rese fondamentalmente sterili.

Poiché tuttavia le sabbie superficiali rappresentano solo una piccola frazione, nella provincia dell’Alberta gli sforzi maggiori, sia dal punto di vista tecnologico che economico, sono stati fatti per avere accesso ai giacimenti più profondi. I giacimenti di Cold Lake, Wabasca, Peace River e della stessa Athabasca infatti si estendono fino a 750 m in

profondità [3]; intuitivamente è facile capire come i costi energetici ed economici per l’estrazione e la raffinazione di questo “petrolio semi solido non convenzionale” siano superiori di quelli per estrarre il petrolio convenzionale (costo industriale di 2-3 $ al barile). A cavallo degli anni ‘50-‘60 i processi estrattivi di queste sabbie bituminose più profonde erano di due tipologie: i processi non termici e quelli termici. I primi, presto abbandonati o utilizzati in concomitanza con i secondi, si basavano sull’utilizzo di diluenti o emulsionanti per ridurre la viscosità del bitume e consentirne la fuoriuscita attraverso i pori del giacimento. I procedimenti termici, analogamente al “hot water extraction”,  sfruttavano l’aumento di fluidità del bitume ad alte temperature. I metodi ipotizzati per incrementare la temperatura del giacimento andavano da un riscaldamento elettrico della sabbia bituminosa usando i pozzi come elettrodi, all’uso dell’energia nucleare (proposto nel 1959 dall’Atlantic Richfield Company, ARCO) sfruttando la detonazione di un esplosivo alla base del giacimento, dalla combustione del bitume in profondità per generare il calore necessario (potenzialmente molto pericolosi perché non controllabili), all’iniezione di vapore o acqua calda nel giacimento. Ad oggi questa ultima opzione è quella su cui si basano le metodologie estrattive attuali, sia usando pozzi singoli in cui iniettare vapore per un certo periodo e poi pompare fuori il bitume dallo stesso canale (processo “huff-and-puff”, ansima e soffia), sia pozzi multipli, collegati l’uno all’altro orizzontalmente mediante condotti permeabili.

Sicuramente il prossimo esaurimento delle riserve di petrolio convenzionale e il costante aumento dei prezzi spinge l’acceleratore dello sfruttamento e della ricerca di nuovi giacimenti di petrolio non convenzionale. Ma fino a che punto è lecito spingersi?

Emblematico è l’avamposto di Fort McMurry, denominato non a caso “Fort McMoney” [2]: nel 1964, prima che le varie compagnie petrolifere cominciassero a costruire gli impianti per l’estrazione delle sabbie bituminose, Fort McMurry era un paesino sperduto nella tundra di circa 1.000 abitanti. In pochi anni la popolazione ha toccato quota 55.000, grazie ad una vera e propria migrazione di massa come ai tempi della corsa all’oro nel Klondike. Inoltre i prezzi sono saliti alle stelle, soprattutto quelli delle abitazioni, come risultato di una sfrenata speculazione edilizia da parte delle grandi compagnie petrolifere e di una insufficiente pianificazione territoriale.

Inoltre, nonostante l’impatto ambientale enorme delle attività estrattive legate alle sabbie bituminose, continuano gli investimenti in infrastrutture per il trasporto del greggio: l’oleodotto Keystone Pipeline System, diventato operativo nel giugno del 2010, collega al momento il giacimento dell’Athabasca con le raffinerie in Illinois e Oklahoma, passando per il Nebraska e per il Kansas, con un percorso totale di 3456 km. L’estensione di questo oleodotto, denominata Keystone XL e lunga 3190 km, dovrebbe partire sempre da Alberta, passare per il Montana, South Dakota, Nebraska ed Oklahoma ed arrivare in Texas. Il progetto di ampliamento è fonte di grandi scontri, non solo portati avanti dagli ambientalisti, e sta incontrando non pochi ostacoli: il 6 giugno del 2011, l’EPA, l’Agenzia di Protezione dell’Ambiente statunitense, ha di fatto bloccato il progetto evidenziando l’inadeguatezza della relazione di impatto ambientale dell’opera. L’EPA ha sottolineato la presenza di notevoli impatti ambientali potenziali che devono assolutamente essere evitati nell’ottica di una adeguata protezione ambientale, sottolineando soprattutto l’inadeguatezza del dettaglio di informazione concernenti tali impatti. I punti più critici includono gli impatti sulle acque superficiali e di falda, e i livelli di emissioni nelle aree di raffineria e di GHGs (gas ad effetto serra), che secondo l’EPA non solo non sono dettagliatamente descritti, ma mancano anche di eventuali misure di mitigazione degli impatti stessi [5].

Per fortuna che l’EPA c’è!

Chiara

Riferimenti

[1] bp.com/statisticalreview

[2] Tar sands: a new fuels industry takes shape. Thomas H. Maugh, Science, 1978, 199, 756-760

[3] Geology of the Athabasca Oil Sands. Grant D. Mossop. Science, 1980, 207 (4427), 145-152

[4] New production techniques for Alberta oil sands. Maurice A. Carrigy. Science, 1986, 234, 1515-1518 [5]http://yosemite.epa.gov/oeca/webeis.nsf/(PDFView)/20110125/$file/20110125.PDF?OpenElement